反滲透膜技術

反滲透膜技術

一、綜述

     反滲透水處理已成為當今先進的水處理脫鹽技術，其應用領域涉及到食品、飲料、石油、化工、電子、制藥、生物等。不僅可用于飲用水、超純水制備，更可用于海水淡化、苦咸水淡化、工業(yè)廢水處理、資源回收、物料的純化及濃縮過程。

二、反滲透技術特點

    反滲透膜分離技術是利用反滲透膜原理進行分離的，具體特點如下：

  1、在常溫不發(fā)生相變的條件下，可以對溶質和水進行分離，適用于對熱敏感物質的分離、濃縮，并且與有相變化的分離方法相比，能耗較低。

  2、反滲透膜分離技術雜質去除范圍廣。

  3、較高的脫鹽率和水回用率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質。

  4、利用低壓作為膜分離動力，因此分離裝置簡單，操作、維護和自控簡便，現(xiàn)場安全衛(wèi)生。

三、反滲透技術基礎

什么是反滲透膜

滲透膜早已存在于自然界中，但直到1748年，Nollet發(fā)現(xiàn)水能自然的擴散到裝有酒精溶液的鍺膀胱內，人類才發(fā)現(xiàn)了滲透現(xiàn)象。

自然的滲透過程中，溶劑通過滲透膜從低濃度向高濃度部分擴散；而反滲透是指在外界壓力作用下，濃溶液中的溶劑透過膜向稀溶液中擴散，具有這種功能的半透膜稱為反滲透膜，也稱RO(Reverse Osmoses)膜。

     從反滲透過程的傳質機理及模型來說，主要有三種學說：

一、  現(xiàn)象學模型

二、  溶解-擴散模型

三、  優(yōu)先吸附-毛細孔流模型

這些理論都不能獨自完美的解釋反滲透現(xiàn)象的原理。雖然人們還沒有揭示反滲透現(xiàn)象本質，但是卻不妨礙人們去利用反滲透現(xiàn)象，研制出性能優(yōu)良的反滲透膜，為人類造福。

反滲透膜的一個特點就是，無法制造出完美的膜，即脫鹽率100%的膜，盡管它對無機鹽和分子量大于100的有機物的脫除率可以達到98%以上。目前可以制造出反滲透膜脫鹽率最高可達到99.9%。

衡量反滲透膜性能的主要指標

1、  脫鹽率和透鹽率

脫鹽率——通過反滲透膜從系統(tǒng)進水中去除可溶性雜質濃度的百分比。

透鹽率——進水中可溶性雜質透過膜的百分比。

脫鹽率=（1–產水含鹽量/進水含鹽量）×100%

透鹽率=100%–脫鹽率

    膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產水量越低。反滲透對不同物質的脫鹽率主要由物質的結構和分子量決定，對高價離子及復雜單價離子的脫鹽率可以超過99%，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也超過了98%；對分子量大于100的有機物脫除率也可過到98%，但對分子量小于100的有機物脫除率較低。

2、  產水量（水通量）

產水量（水通量）——指反滲透系統(tǒng)的產能，即單位時間內透過膜水量，通常用噸/小時或加侖/天來表示。

滲透流率——滲透流率也是表示反滲透膜元件產水量的重要指標。指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。

3、  回收率

回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉化成為產水或透過液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設計時就已經(jīng)確定，是基于預設的進水水質而定的。

回收率=（產水流量/進水流量）×100%

影響反滲透膜性能的因素

1、  進水壓力對反滲透膜的影響

進水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進水壓力升高使得驅動反滲透的凈壓力升高，使得產水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當進水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會導致鹽透過量增加，抵消了增加的產水量，使得脫鹽率不再增加。

2、  進水溫度對反滲透膜的影響

反滲透膜產水電導對進水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對通量也線性的增加，進水水溫每升高1℃，產水量就2.5%-3.0%；（以25℃為標準）

3、  進水PH值對反滲透膜的影響

進水PH值對產水量幾乎沒有影響，面對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達到最高。

4、  進水鹽濃度對反滲透膜的影響

滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數(shù)，進水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導致脫鹽率下降。